Gli astronomi hanno finalmente osservato qualcosa che era stato previsto ma mai visto: un flusso di stelle che collegava le due nuvole di Magellano. In tal modo, hanno iniziato a svelare il mistero che circonda la Large Magellanic Cloud (LMC) e la Small Magellanic Cloud (SMC). E ciò ha richiesto lo straordinario potere dell'Osservatorio Gaia dell'Agenzia spaziale europea (ESA) di farlo.
Le nuvole magellaniche grandi e piccole (LMC e SMC) sono galassie nane della Via Lattea. Il team di astronomi, guidato da un gruppo dell'Università di Cambridge, si è concentrato sulle nuvole e su un particolare tipo di stella molto antica: RR Lyrae. Le stelle di RR Lyrae sono stelle pulsanti che sono in circolazione sin dai primi giorni delle nuvole. Le nuvole sono state difficili da studiare perché si espandono ampiamente, ma la visione unica di Gaia all-sky ha reso tutto più facile.
Le nuvole di Magellano sono un po 'un mistero. Gli astronomi vogliono sapere se la nostra teoria convenzionale della formazione di galassie si applica a loro. Per scoprirlo, devono sapere quando le Nuvole si avvicinarono per la prima volta alla Via Lattea e quale fosse la loro massa in quel momento. Il team di Cambridge ha scoperto alcuni indizi per aiutare a risolvere questo mistero.
Il team ha usato Gaia per rilevare le stelle RR Lyrae, che ha permesso loro di tracciare l'estensione dell'LMC, cosa che è stata difficile da fare fino all'arrivo di Gaia. Hanno trovato un alone a bassa luminosità intorno all'LMC che si estendeva fino a 20 gradi. Affinché l'LMC mantenga le stelle così lontane, dovrebbe essere molto più massiccio di quanto si pensasse. In effetti, il LMC potrebbe avere fino al 10 percento della massa della Via Lattea.
Ciò ha aiutato gli astronomi a rispondere alla domanda di massa, ma per capire veramente LMC e SMC, dovevano sapere quando arrivarono le nuvole sulla Via Lattea. Ma seguire l'orbita di una galassia satellitare è impossibile. Si muovono così lentamente che una vita umana è un piccolo segnale rispetto a loro. Ciò rende la loro orbita sostanzialmente inosservabile.
Ma gli astronomi sono stati in grado di trovare la prossima cosa migliore: il flusso stellare spesso previsto ma mai osservato, o ponte di stelle, che si estende tra le due nuvole.
Un flusso stellare si forma quando una galassia satellitare sente l'attrazione gravitazionale di un altro corpo. In questo caso, l'attrazione gravitazionale dell'LMC ha permesso alle singole stelle di lasciare l'SMC e di essere tirate verso l'LMC. Le stelle non si allontanano immediatamente, si allontanano individualmente nel tempo, formando un flusso o un ponte tra i due corpi. Questa azione lascia una traccia luminosa del loro percorso nel tempo.
Gli astronomi dietro questo studio pensano che il ponte abbia in realtà due componenti: le stelle rimosse dalla SMC dall'LMC e le stelle rimosse dall'LMC dalla Via Lattea. Questo ponte di stelle RR Lyrae li aiuta a comprendere la storia delle interazioni tra tutti e tre i corpi.
L'interazione più recente tra le nuvole è stata di circa 200 milioni di anni fa. A quel tempo, le nuvole si passarono vicine. Questa azione formò non uno, ma due ponti: uno di stelle e uno di gas. Misurando l'offset tra il ponte stellare e il ponte del gas, sperano di restringere la densità della corona di gas che circonda la Via Lattea.
La densità della Corona Galattica della Via Lattea è il secondo mistero che gli astronomi sperano di risolvere usando l'Osservatorio Gaia.
La Corona Galattica è composta da gas ionizzato a densità molto bassa. Questo rende molto difficile osservare. Ma gli astronomi lo hanno esaminato attentamente perché pensano che la corona potrebbe ospitare la maggior parte della materia barionica mancante. Tutti hanno sentito parlare di Dark Matter, la materia che costituisce il 95% della materia nell'universo. La materia oscura è qualcosa di diverso dalla normale materia che costituisce le cose familiari come stelle, pianeti e noi.
L'altro 5% della materia è la materia barionica, gli atomi familiari di cui tutti impariamo. Ma possiamo rappresentare solo la metà del 5% della materia barionica che riteniamo debba esistere. Il resto è chiamato materia barionica mancante e gli astronomi pensano che sia probabilmente nella corona galattica, ma non sono stati in grado di misurarla.
Comprendere la densità della Corona Galattica si rifà alla comprensione delle Nuvole Magellaniche e della loro storia. Questo perché i ponti di stelle e gas che si sono formati tra le Piccole e Grandi Nuvole di Magellano inizialmente si sono mossi alla stessa velocità. Ma mentre si avvicinavano alla corona della Via Lattea, la corona esercitava una resistenza sulle stelle e sul gas. Poiché le stelle sono piccole e dense rispetto al gas, hanno viaggiato attraverso la corona senza cambiare la loro velocità.
Ma il gas si è comportato diversamente. Il gas era in gran parte idrogeno neutro e molto diffuso, e il suo incontro con la corona della Via Lattea lo rallentò considerevolmente. Ciò ha creato l'offset tra i due flussi.
Il team ha confrontato le posizioni attuali dei flussi di gas e stelle. Tenendo conto della densità del gas e anche per quanto tempo entrambe le Nuvole sono state nella corona, hanno potuto quindi stimare la densità della corona stessa.
Quando lo fecero, i loro risultati mostrarono che la materia barionica mancante poteva essere spiegata nella corona. O almeno una parte significativa potrebbe. Qual è il risultato finale di tutto questo lavoro?
Sembra che tutto questo lavoro confermi che sia le Grandi che le Piccole Nuvole di Magellano si conformano alla nostra teoria convenzionale sulla formazione di galassie.
Mistero risolto. Ben fatto, scienza.
